KAJIAN POTENSI KETERSEDIAN AIR MENGGUNAKAN MODEL NERACA AIR BULANAN THORNTHWAITE-MATHER (STUDI KASUS : SUB DAS SUBAYANG KAMPAR KIRI HULU)

(1)

Jom FTEKNIK Volume 3 NO. 2 Oktober 2016 1

KAJIAN POTENSI KETERSEDIAN AIR MENGGUNAKAN MODEL NERACA AIR BULANAN THORNTHWAITE-MATHER

(STUDI KASUS : SUB DAS SUBAYANG KAMPAR KIRI HULU)

Cuprtino Tamba1),Manyuk Fauzi,Imam Suprayogi2)

1)

Mahasiswa Jurusan Teknik Sipil, 2)Dosen Jurusan Teknik Sipil

Fakultas Teknik Universitas Riau, Pekanbaru 28293 E-mail :Gunungmas60@yahoo.com

ABSTRACT

Water quantity is an important factor in evaluating water resources. It must be measured directly, However not all of the watersheds has hydrology station, the quantity or the amount of the water can be measured by modeling. One of the simple models in estimating the potential of water each month is Thornthwaite-mather method. This method is based on water balance. The rain as an interior, the evapotranspiration and the discharge of water as superficial. The characteristics of the soil physically and the occlusionof land area as a processor. The aim of this research is to getan information about the appraising of the availability of the water per month. The result of this research shows that the appraising of the potential of the availability of water assumed that 50% of the surplus of the water will be become runoff. The Runoff computation of the surface will be start as soon as the dry season ending. (S>0)in which at this point, assumption 50% is used from the surplus that will be added to the run-off for the upcoming month in and the Runoffis the amount of the availability of the water in the sub watersheds Subayang of the water in the sub watersheds Subayang.In order to get the good result of the standard comparison.The result of the water measurement is better to be checked again.

Keywords: Water potensial estimation, Direct mesurement

I. PENDAHULUAN

Air merupakan sumber daya

alam esensial, yang sangat

dibutuhkan oleh manusia dan

makhluk hidup lainnya. Dengan air, maka bumi menjadi planet dalam tata surya yang memiliki kehidupan (Kodoatie,2010). Air bertransformasi melalui daur hidrologi. Sebagai sistem hidrologi, Daerah Aliran

Sungai (DAS) menerima input

berupa curah hujan kemudian

memprosesnya sesuai dengan

karakteristiknya menjadi aliran.

Hujan yang jatuh dalam satu DAS sebagian akan jatuh pada permukaan

vegetasi, permukaan tanah atau badan air (Triatmodjo, 2009).

Memperkirakan kuantitas air

adalah faktor penting dalam evaluasi sumberdaya air. Kuantitas air harus diukur secara langsung, namun DAS Subayang tidak memliki stasiun hidrologi. Kuantitas atau jumlah air dapat dihitung dengan salah satu

pemodelan sederhana yang

memperkirakan potensi air bulanan

dengan metode

Thornthwaite-Mather. Penaksiran potensi air

bulanan dengan metode

Thornthwaite-Mather ini sudah

(2)

Wuryanto, Wonogiri dan hasil

penaksiran debit bulanan mempunyai korelasi yang tinggi dengan hasil pengukuran. Maka metode penaksiran potensi air bulanan ini sangat cocok diterapkan di Sub DAS Subayang mengingat di Sub DAS Subayang belum adanya stasiun hidrologi.

Permasalahan pengelolaan DAS

Subayang dan frekuensinya

mempunyai kecenderungan semakin meningkatnya penduduk, konversi

lahan untuk perkebunan karet,

permukiman, ilegal logging dan sebagainya. Ekses dari kesemuanya ini adalah timbulnya permasalahan lingkungan yang mungkin sebelumnya tidak pernah terjadi seperti banjir

dan kekeringan. Permasalahan

lingkungan DAS Subayang ini mengakibatkan DAS berada dalam kondisi yang kritis yang bisa

mengakibatkan kekeringan dan

banjir di bulan-bulan tertentu. Maka

pemodelan ini menjadi sangat

relevan untuk dijadikan kajian

berkelanjutan di sub DAS Subayang

untuk mendapatkan pendugaan

potensi air bulanan dengan

menggunakan metode

Thorntwaite-Mather hanya mengunanakan

beberapa data yaitu data curah hujan sebagai masukan, data vegetasi sebagai penutupan lahan, data suhu udara, dan data sifat tanah fisik tanah sehingga dapat digunakan untuk mengetahui jumlah air ketersedian air ataupun kekurangan (defisit) tanpa membutuhkan data tinggi muka air .

II. METODOLODI

1. Lokasi dan Waktu Penelitian

Daerah Aliran Sub DAS Subayang terletak di Provinsi Riau.

Secara geografis wilayah DAS SM Rimbang Baling, secara administrasi terletak di Kabupaten Kampar. DAS SM Rimbang Baling terdiri dari tiga Sub DAS yaitu Sub DAS Bio bio, Sub DAS Sibayang, Sub DAS Singingi. Khusus untuk penelitian ini hanya untuk Sub DAS Subayang.

Gambar 1. Peta Lokasi Penelitian Sumber : BPDAS INDRAGIRI ROKAN

2. Pengumpulan Data

 Data curah hujan, digunakan data

curah hujan di stasiun Gema selama 9 tahun pengamatan

(2006-2014), diperolehdari

BPDAS Indragiri Rokan.

 Data klimatologi, meliputi data

temperatur udara tahun data curah hujan di stasiun Pasar

Kampar selama 9 tahun

pengamatan (2006-2014),

diperoleh dari BPDAS Indragiri Rokan.

 Peta jenis tanah dan tekstur tanah

tahun 2009, diperoleh dari

BPDAS Indragiri Rokan.

3. Tahapan Pelaksana Studi

a. Analisa Data Suhu

Di Indonesia tidak semua stasiun mempunyai data suhu udara. Untuk

mengatasi hal tersebut dapat

dilakukan pendugaan suhu udara dari stasiun terdekat dengan

memper-timbangkan faktor ketinggian

tempat. Untuk penyesuaian ini

digunakan cara Mock (1973).

(3)

dimana:

ΔT = selisih temperatur udara

masing-masing stasiun (°C)

Z1 = ketinggian stasiun acuan (m)

Z2 = ketinggian stasiun curah

hujan yang diperhitungkan (m)

b. Evapotranspirasi Potensial

Metode Thornthwaite Mather

Thornthwaite mengusulkan

metode empiris menghitung

evapotranspirasi potensial dari data suhu rata-rata bulanan, standar bulan 30 hari dan jam penyinaran 12 jam.

Adapun persamaannya adalah

sebagai berikut:

⁄ ∑

Pex = 16 (10T/I)a dimana:

Pex = evapotranspirasi potensial

belum terkoreksi (mm/bln)

T = suhu udara (°C)

i = indeks panas

I = jumlah indeks panas dalam

setahun

a = indeks panas

Untuk evapotranspirasi potensial terkoreksi dikalikan dengan faktor koreksi.

PE = f.Pex dimana:

PE = evapotranspirasi potensial

terkoreksi (mm/bulan)

f = faktor koreksi (dilihat pada

tebal koreksi lintang dan waktu)

c. Kapasitas Tanah dalam

Menyimpan Air (Water Holding

Capacity)

Kapasitas tanah dalam

menyimpan air adalah jumlah air maksimum yang dapat disimpan di

dalam lapisan tanah yang besarnya ditentukan oleh porositas tanah dan kedalaman akar. Petak kapasitas

tanah dalam menyimpan air

diturunkan dari peta satuan lahan

dengan memberikan nilai Water

Holding Capacity (WHC) kepada

setiap satuan lahan atas dasar jenis tutupan lahan dan permeabelitas

tanah. Nilai WHC dapat diperoleh

dengan bantuan tabel pendugaan

yang dikombinasikan dengan

kedalaman perakaran pada berbagai tekstur tanah (Tabel 2.1).

d. Akumulasi Potensi Kehilangan

Air Tanah (Accumulation

Potential Water Loss)

Menghitung APWL dilakukan

dengan cara menjumlahkan angka pada bulan yang negatif, yaitu

menjumlahkan nilai APWL bulan

sebelumnya dengan nilai P-PE pada

bulan ke-i.

- Pada bulan-bulan kering (P<PE)

dilakukan dengan cara

menjumlahkan nilai selisih (

P-PE) setiap bulan dengan nilai (

P-PE) bulan sebelumnya.

- Pada bulan-bulan basah (P>PE),

maka nilai APWL sama dengan

nol.

e. Kelengesan Tanah

Untuk menghitung kelengasan

tanah, nilai didapatkan dengan

memperhitungkan bulan basah dan bulan kering

- Pada bulan-bulan basah (P>PE),

maka nilai ST untuk tiap

bulannya sama dengan WHC

- Pada bulan-bulan kering (P<PE),

maka nilai ST untuk tiap

bulannya dihitung dengan

(4)

Perhitungan penambahan air

(ΔST) dilakukan dengan cara

mengurangi nilai ST pada bulan yang

bersangkutan dengan nilai ST pada

bulan sebelumnya.

g. Evapotranspirasi Aktual

Nilai Evapotranspirasi aktual

bisa didapat dengan

memperhitungkan bulan basah dan bulan kering dimana,

- Untuk bulan-bulan basah

(P>PE), maka nilai AE=PE

- Untuk nilai bulan-bulan kering

(P<PE), maka nilai AE=P-ΔST

h. Perhitungan Surplus

Nilai surplus (S) atau

kelebihan lengas tanah yang terjadi didapat dengan persamaan sebagai berikut: dimana: S = Surplus (mm/bulan) P = presipitasi (mm/bulan) PE = evapotranspirasi potensial (mm/bulan)

ΔST = perubahan lengas tanah (mm)

i. Perhitungan Defisit

Defisit atau kekurangan lengas tanah yang terjadi didapat dengan menghitung selisih antara PE dengan AE (lihat Persamaan 2-26). – dimana: D = Defisit (mm/bulan) PE = evapotranspirasi potensial (mm/bulan) AE = evapotranspirasi aktual (mm/bulan) j. Perhitungan Runoff

Langkah terakhir dari

perhitungan neraca air dengan

metode Thornthwaite-Mather adalah

menghitung runoff . Runoof

diperoleh dari surplus air yang

besarnya diaumsikan 50% dan

sisanya akan keluar menjadi runoff

pada bulan berikutnya.

III. HASIL DAN

PEMBAHA-SAN

A. Kondisi Fisik Sub DAS

Subayang

Daerah Aliran Sub DAS

Subayang terletak di Provinsi Riau dengan luas wilayah 64.592,8 Ha dan panjang Sungai utama 61,5km. Secara geografis wilayah DAS SM Rimbang Baling, secara administrasi terletak di Kabupaten Kampar. DAS SM Rimbang Baling terdiri dari tiga Sub DAS yaitu Sub DAS Bio bio, Sub DAS Sibayang, Sub DAS Singingi. Khusus untuk penelitian ini hanya untuk Sub DAS Subayang.

Untuk selanjutnya Sub DAS

Subayang disajikan pada Gambar 1. Sedangkan untuk data suhu mengunakan stasiun pasar Kampar mulai tahun 2006-2014. Dikarenakan Stasiun gema belum mempunyai stasiun klimatologi. Maka dalam penelitian ini menggunakan pen-dugaan suhu pada lokasi penelitian

dengan menggunakan cara Mock,

dikarenakan selisih temperatur udara masing-masing stasiun sangat kecil

mengakibatkan data suhu pada

stasiun Pasar Kampar dan stasiun Gema tidak berbeda.

Dan curah hujan bulanan yang dipergunakan data stasiun Gema selama 9 tahun mulai dari tahun 2006-2014. Pola hujannya setiap tahun berbeda-beda. Dari data curah hujan selama 9 tahun dari 2006-2014 curah hujan maksimal pada maret tahun 2008 sebesar 737 mm dan curah hujan minimal pada juni tahun 2014 sebesar 6,8 mm

Berdasarkan peta penutupan

(5)

mempunyai penutupan lahan yaitu Hutan Lahan Kering Primer dan Hutan Lahan kering Sekunder. Dari

penutupan lahan jenis yang

mendominasi adalah Hutan Lahan Kering Primer. Peta penutupan lahan dapat dilihat pada Tabel 1

Tabel 1. Penutupan Lahan

Sumber: Hasil Analisa

Dari peta jenis tanah di Sub DAS Subayang terdapat 2 jenis tanah yaitu

kambisol (lempung berdebu) dan

Podsolid (lempung pasir halus). Dari kedua jenis tanah tersebut yang mendominasi adalah jenis tanah

Podsolid yang sebagian besar

terletak dibagian hulu. Peta Jenis tanah ini dapat dilihat pada Tabel 2.

Hasil penggabungan peta Tata Guna Lahan dan Tekstur tanah ini memperoleh Kapasitas tanah dalam menyimpan air dengan mengunakan

software Arcview Gis 3.2 maupun

ArcGis. Maka akan memperoleh

Nilai kelembaban tanah tertahan

atau kelembaban tanah pada

Kapasitas lapang (STo) sama dengan

Kapasitas menyimpan air (WHC).

Tabel 2. Rekapitulasi Kelembapan tanah

B. Potensi ketersedian Sub DAS

Subayang dengan Metode

Thornwaite-Mather

Hasil estimasi potensi air bulanan dengan metode Thornthwaite-Mather

pada Grafik Runoff. Dari Tabel 3.

dpat dilihat bahwa berdasarkan hasil perhitungan estimasi potensial air

bulanan dengan metode

Thornthwaite-Mather selama 9

tahun. Dilihat dari hasil perhitungan bahwa potensi air bulanan tertinggi terjadi pada tahun 2013 yaitu

212.969.320,65 m3/bln dan terendah

trejadi pada tahun 2012 yaitu

berkisar 18,17 m3/bln. Hal ini jika

dihubungkan dengan kejadian hujan yang terjadi di Sub DAS Subayang seperti disajikan pada perhitungan dapat dianalogikan bahwa semakin kecil curah bujan yang turun maka potensi airnya juga semakin kecil dan begitu sebaliknya.

Selanjutnya pada gambar 2 sampai gambar 10 disajikan hasil perhitungan potensi air bulanan hasil estemasi dengan metode Thornwaite-Mather. Potensi air bulanan Sub DAS Subayang dihitung mulai tahun 2006 sampai dengan 2014. Hasil potensi ketersedian air di Sub DAS

Subayang diasumsikan bahwa

surplus air akan menjadi aliran pada bulan berikutnya sebesar 50%. Hasil perhitungan estimasi potensi air bulanan hasil perhitungan dengan

metode Thornwaite-Mather di Sub

DAS Subayang disajikan pada

Gambar 2. sampai Gambar 10.

Ha Proporsi

1 hutan lahan kering primer 53,281.20 82.49 2 hutan lahan kering sekunder 11,311.64 17.51

Jumlah 64,592.84 100.00

Tahun 2009 Penggunaan lahan

No

Jenis Tekstur Proporsi Area (HA) Area Tersedia Zona Kelembaban Vegetasi tanah (%) (mm/m) Perkaran(m) (mm) 1 hutan primer lempung pasir halus 70.2 45,340.6 150.0 2.0 21,058.3

Lempung berdebu 12.3 7,940.6 200.0 2.0 4,917.3 2 hutan sekunder lempung pasir halus 2.8 1,814.5 150.0 2.0 842.8 lempung berdebu 14.7 9,497.1 200.0 2.0 5,881.2

100.0

64,592.8 32,699.6 No

(6)

Tabel 3 Rekapitulasi Runoff bulanan Sub DAS Subayang 9 tahun

Gambar 2. Grafik Runoff tahun 2006

Gambar 4 Grafik Runoff tahun 2008

Jan Feb Mar Apr Mei Jun Jul Agust Sep Okt Nop Des

2006 80,321,804.15 80,321,804.15 40,160,902.08 20,080,451.04 10,040,225.52 5,020,112.76 2,510,056.38 1,255,028.19 627,514.09 313,757.05 156,878.52 34,976,392.28 2007 34,937,172.64 56,565,511.25 78,017,554.53 58,469,092.07 49,594,117.83 34,976,844.81 17,488,422.40 8,744,211.20 4,372,105.60 2,186,052.80 1,093,026.40 546,513.20 2008 23,478,708.62 31,465,926.84 157,167,702.60 162,074,302.92 89,889,514.04 44,944,757.02 22,472,378.51 11,236,189.26 5,618,094.63 2,809,047.31 1,404,523.66 690,797.62 2009 34,539.88 17,269.94 8,634.97 4,317.49 2,158.74 1,079.37 539.69 269.84 134.92 67.46 5,463,559.80 16,390,578.20 2010 128,325,303.31 73,690,042.65 36,845,021.32 18,422,510.66 9,211,255.33 4,605,627.67 2,302,813.83 1,151,406.92 575,703.46 287,851.73 143,925.86 18,608.19 2011 9,304.09 4,652.05 2,326.02 1,163.01 581.51 290.75 145.38 72.69 36.34 18.17 64,611,548.69 193,834,618.81 2012 161,528,849.01 48,458,654.70 24,229,327.35 12,114,663.68 6,057,331.84 3,028,665.92 1,514,332.96 757,166.48 378,583.24 189,291.62 48,104,505.92 173,986,120.51 2013 212,969,320.65 43,496,530.13 21,748,265.06 10,874,132.53 5,437,066.27 2,718,533.13 1,359,266.57 679,633.28 339,816.64 169,908.32 84,954.16 42,477.08 2014 21,238.54 10,619.27 5,309.64 2,654.82 1,327.41 663.70 331.85 165.93 82.96 41.48 20.74 -Tahun Bulan

(7)

Gambar 10. Grafik Runoff tahun

2014

VI. KESIMPULAN DAN SARAN Penelitian neraca air Sub DAS Subayang ini didasari pada analisis ketersediaan mengunakan model

neraca air bulanan

Thornthwaite-Mather. Dengan metode

Thornthwaite-Mather pendugaan

potensi ketersedian air dipengaruhi oleh curah hujan dan penguapan jika

pegguapan tinggi maka

mengakibatkan surplus nya rendah.

Perhitungan limpasan permukaan dimulai sesaat setelah musim kering berakhir (S > 0), dimana dalam hal ini digunakan asumsi 50% dari

surplus akan ditambahkan untuk

run-off bulan berikutnya dimana Runoff

tersebut merupakan jumlah

ketersedian air yang terdapat pada

Sub DAS Subayang. Potensi

ketersedian air bulanan maximum terjadi di bulan Januari pada tahun

2013 yaitu 212.969.320,65 m3/bln

sedangkan potensi ketersedian air bulanan minimum terjadi di oktober

pada tahun 2012 yaitu berkisar18,17

m3/bln.

Adapun saran yang dapat

digunakan sebagai rekomendasi

Pendugaan potensi Ketersedian air pada penelitian ini menggunakan asumsi-asumsi karena keterbatasan data. Untuk penelitian yang lebih detil kita membandingkan data debit sungai dari pengukuran di lokasi dengan hasil perhitungan untuk

mengetahui keakuratan metode

Thornthwaite Mather.

DAFTAR PUSTAKA Anggun, 2015. Analisa Kekeringan

Menggunakan Metode

Thornthwaite Mather pada

Sub-Sub Das Keyang Kabupaten Ponorogo.

Malang: Universitas Brawijaya.

Asdak, C., 2002. Hidrologi dan

Pengelolaan Daerah Aliran

Sungai, Gadjah

Mada University Press,

(8)

Kodoartie, Robert J., dan Syarief,

Roestam., 2010, Tata Ruang Air,

CV Andi

O set, Yogyakarta.

Triatmodjo, Bambang, 2009.

Hidrologi Terapan. Gadjah Mada

University Press, Yogyakarta. Bonita, Riztri., dan Mardyanto,

Agus, 2015. Studi Water Balance

Air tanah di Kecamatan Kejayan, Kabupaten Pasuruan, Provinsi Jawa Timur.

Surabaya: Institut Teknologi

Sepuluh Nopember (ITS).

Irfan, Budi dan Nugroho, Rahardyan,

2009. Perbandingan Hasil

Estimasi Potensi Air Bulanan dan Hasil Pengukuran Langsung di Sub DAS Wuryantoro, Wonogiri. Solo: Balai Penelitian Kehutanan Solo